[发明专利]一种基于分割透镜的激光雷达装置及探测系统

说明书

本发明提供一种基于分割透镜的激光雷达装置，包括激光发射装置、回波信号接收装置、透镜和挡板，激光发射装置和回波信号接收装置分别设置在挡板的两侧，挡板将透镜分割成两个半透镜，其中一半透镜作为激光发射装置的发射透镜，另一半透镜作为回波信号接收装置的接收透镜。本发明采用分割的大口径半透镜设计，实现较高的信噪比；发射装置和接收装置较小的间隔，减小探测盲区；发射装置和接收装置的完全光学隔离，提高探测灵敏度；利用较少的光学校准元件实现光路的准直、聚焦；模块化分体设计，整体耗能低,便携且易于安装和维护；紧凑的结构、小型化的外观，且底座角度可调，用于不同方位的探测。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，特别涉及一种基于分割透镜的激光雷达装置及探测系统。

背景技术

目前，一般的离轴式激光雷达，发射装置和接收装置之间有较大的间隔，因而会产生较大的盲区，需要一定的距离来实现完全重叠；而一般的同轴式激光雷达，虽然可减小盲区，但发射装置和接收装置之间没有进行完全的光学隔离，较易引起近场饱和现象，且受相关机械件带来的遮拦影响，无法实现探测盲区的最小化和信噪比的最大化。

现有的激光雷达装置发射端的激光器体积较大，成本较高且驱动系统较为复杂；接收装置的望远镜口径往往比发射装置的口径大几倍；发射装置和接收装置需要一定数量的光学元件进行光路的扩束、准直，且发射端的激光器和接收端的探测器体积较大，发射端和接收端之间的间隔无法做得很小，导致整个光学系统体积较大，激光雷达设备看起来较为庞大笨重。

发明内容

本发明提供一种基于分割透镜的激光雷达装置及探测系统，通过将一片大口径透镜从中线分割成两半分别作为发射装置和接收装置，可提高探测信噪比；发射端采用体积较小且成本较低的激光器，接收端采用光电探测器，可使发射装置和接收装置之间的间隔变小，从而有效减小探测盲区；同时利用挡板将收发光路完全隔离，可避免近场饱和现象；设备的整体体积和重量减小，便携且降低了产品的整体成本；各部件模块化设计，实现整体装置的低功耗，并可准确获得测量范围内的云高、云量、气溶胶分布等情况，改变了大气探测激光雷达笨重且成本昂贵的现状，可加速实现大气探测激光雷达设备在全国范围内的普及和利用。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：包括激光发射装置11、回波信号接收装置12、透镜和挡板3，所述激光发射装置11和所述回波信号接收装置12分别设置在所述挡板3的两侧，所述挡板3设置在所述透镜上，所述挡板3将所述透镜分割成两个半透镜，其中一半透镜作为激光发射装置的发射透镜201，另一半透镜作为回波信号接收装置的接收透镜202。

优选的，所述激光发射装置11包括扩束准直器22、用于发射激光脉冲的激光器20和滤光片21，所述回波信号接收装置12包括探测器23、光学望远镜25和滤光片24，所述滤光片24设置在所述探测器23和所述光学望远镜25之间，还包括信号采集装置13，所述信号采集装置13包括数据采集卡26和嵌入式板卡27，所述数据采集卡26分别与所述激光器20、探测器23和嵌入式板卡27信号连接，所述嵌入式板卡27分别与所述探测器23和所述激光器20信号连接。

优选的，所述激光器20设置在所述发射透镜201的焦点处，所述探测器23设置在所述接收透镜202的焦点处。

优选的，还包括光纤4，所述光纤4分别与所述激光器20和探测器23连接，所述光纤4的端面分别设置在所述发射透镜201和所述接收透镜202的焦点处。

优选的，还包括可调整角度的底座。

优选的，所述激光发射装置11、回波信号接收装置12和信号采集装置13皆采用模块化设计。

一种探测系统，包括上述任一所述的基于分割透镜的激光雷达装置。